元素周期表152年了，你看过最有趣的版本长什么样？

化学人生

提到元素周期表，几乎每一个化学实验室的墙上都会有一张。

大多数情况下，我们会认为元素周期表的创造归功于俄国化学家迪米特里·门捷列夫（Dimitri Mendeleev）。他在1869年将当时已知的63种元素写在卡片上，并根据不同元素的物理和化学性质对它们进行排列。

回顾历史，门捷列夫并不是第一个创造元素周期表的科学家。比较著名的有化学家约翰·道尔顿（John Dalton），约翰·纽兰兹（John Newlands）也根据元素的不同属性对它们进行相应的分类。

约翰·道尔顿的元素列表

这是门捷列夫的元素周期表首次发表时的样子，它发表于1869年。

门捷列夫的元素周期表中含有缺失的元素

乍一看，门捷列夫的表格与我们熟悉的元素周期表不太一样。主要原因在于：现代的周期表上有一些被门捷列夫忽略的元素，比如惰性气体（如氦、氖、氩）。另外这张表的排列方式也与现代版有所不同，现在是将元素排成列，然后再按行排列。

现代版的元素周期表

关于周期表的一些探索

从门捷列夫的表格到我们所熟知的现代版元素周期表，似乎只是一个小小的旋转。事实上，在门捷列夫的论文发表后，多年来人们其实对化学元素的其他排列和分布也进行了大量实验。在将门捷列夫的表格进行永久的90度翻转之前，曾经有人有人尝试过大胆而古怪的扭转了。

Theodor Benfey的螺旋周期表（1964）

一个比较引人注目的旋转就是海因里希·鲍姆豪尔（Heinrich Baumhauer）在1870年发表的螺旋结构，盖螺旋结构是以氢元素为中心，元素随着原子质量增加呈螺旋式上升。每个从中心到外围的直线的辐射上的元素具有相同的属性，和现代版的元素周期表中同一族的元素一样。另外亨利·巴塞特（Henry Basset）在1892年也提出了很有创意的“哑铃”方案。

Heinrich Baumhauer的螺旋

但是，到了20世纪初，周期表就就慢慢定型成了今天这种水平布局，类似于海因里希·维尔纳（Heinrich Werner）1950年设计的现代版本，把稀有气体第一次排列在表格最右的位置。维尔纳也借鉴门捷列夫的做法，在表格中留下了空白，但是他的猜测过于大胆。他认为存在有比氢更轻的元素，认为氢和氦之间还可能存在另一种元素，但是经过实践证明，这两者在事实上都不存在。

Heinrich Werner设计的元素周期表

这张表格看起来和现代周期表非常相似了，但它仍然需要一些重新的排列。特别有影响力的是Charles Janet的版本。他采用物理学家的方法，采用新发现的量子理论，建立了一个基于电子构型的布局。由此产生的“阶梯”表格受到许多物理学家的青睐。尽管当时一直元素只有92个，但是Janet还是为直到120号的元素都提供了位置。

Charles Janet的“阶梯”的元素周期表

现代的元素周期表实际上是在Janet的版本直接演变而来。比如碱金属（以锂为首的第一主族元素）和碱土金属（以铍为首的第二主族元素）被从最右边移到了最左边，这样就形成了一个非常宽的元素周期表。这种布局也存在问题：它不能很好布局或书面呈现；后来主要是出于美学原因，在f-区元素（指原子壳层最外层电子占据f-轨道，也就是镧系和锕系元素）通常也被剪切下来，放到主表的下面。元素周期表就演变到我们今天所熟悉的样子。

其实，人们并未停止尝试修改周期表的布局：其中螺旋状和3D版本尤为流行，另外，Mark Lorch把门捷列夫的表格和亨利·贝克的伦敦地铁地图这两个标志性的图形融合在一起：